b) Quando dissolvido em água, o CO causa diminuição do ph da mesma. Escreva a equação da dissociaçãao do ácido responsável pelo fenômeno.

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1 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO A produção de energia nas usinas de Angra 1 e Angra 2 é baseada na fissão nuclear de átomos de urânio radioativo U. O urânio é obtido a partir de jazidas minerais, na região de Caetité, localizada na Bahia, onde é beneficiado até a obtenção de um concentrado bruto de UƒOˆ, também chamado de "yellowcake". O concentrado bruto de urânio é processado através de uma série de etapas até chegar ao hexafluoreto de urânio, composto que será submetido ao processo final de enriquecimento no isótopo radioativo U, conforme o esquema a seguir. 1. A reação de HF com o dióxido de urânio (fluoretação) libera 44 kj para cada mol de HF consumido. Calcule o calor liberado no processo quando 540 kg de dióxido de urânio são reagidos com HF. 2. A oxidação completa de 1 mol de glicose (C H O ), no metabolismo aeróbico, produz 38 mols de trifosfato de adenosina (ATP), e cada mol de ATP fornece 8 kcal de energia útil para o organismo. Por outro lado, a oxidação completa de 1 mol de glicose, durante a combustão, libera 673 kcal. Dessa forma, a) calcule a taxa de aproveitamento de energia no metabolismo aeróbico; b) considerando que toda energia venha do metabolismo aeróbico da glicose, calcule a massa desse carboidrato que deverá ser ingerida para que um atleta realize uma corrida de 15,2 minutos, sabendo que o organismo do atleta consome 10 kcal/minuto. 31/7/2011 7:19 pag.1

2 3. O Protocolo de Kyoto é um acordo internacional estabelecido em 1997 no Japão. O tratado firmado tem como finalidade reduzir as emissões de gases causadores do efeito estufa pelos países industrializados. O dióxido de carbono (CO ) é um desses gases, e a sua diminuição é essencial para garantir um desenvolvimento limpo. a) O CO pode ser formado a partir da oxidação do poluente monóxido de carbono (CO), de acordo com a equação simplificada: CO + 1/2 O ë CO + calor. De acordo com essa equação, apresente o gráfico da variação de entalpia em função do caminho de reação. b) Quando dissolvido em água, o CO causa diminuição do ph da mesma. Escreva a equação da dissociaçãao do ácido responsável pelo fenômeno. 4. No processo de obtenção de hidrogênio molecular a partir da reforma a vapor do etanol, estão envolvidas duas etapas, representadas pelas equações químicas parciais que se seguem. C H OH(g) + H O(v) ë 4H (g) + 2CO(g) ÐH = + 238,3 kj.mol CO(g) + H O(v) ë CO (g) + H (g) ÐH = - 41,8 kj.mol Considerando 100 % de eficiência no processo, escreva a equação global e calcule a variação de entalpia total envolvida na reforma de um mol de etanol, usando a Lei de Hess. Mostre os cálculos necessários. 5. A glicose, C H O, um dos carboidratos provenientes da dieta, é a fonte primordial de energia dos organismos vivos. A energia provém da reação com oxigênio molecular, formando dióxido de carbono e água como produtos. Aplicando a Lei de Hess, calcule a entalpia máxima que pode ser obtida pela metabolização de um mol de glicose. Entalpias molares de formação, kj.mol : C H O (s) = ; CO (g) = - 400; H O(Ø) = TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES. SE NECESSÁRIO, ADOTE g = 10 m/s. 31/7/2011 7:19 pag.2

3 6. Considere as seguintes equações termoquímicas. CHƒOH(Ø) + 3/2 O (g) ë CO (g) + 2H O(Ø) H (g) + 1/2 O (g) ë H O(Ø) C(grafite) + O (g) ë CO (g) ÐH ˆ = kj ÐH ˆ = - 286kJ ÐH ˆ = kj Combinando essas equações, é possível obter o valor da entalpia padrão de formação do metanol a 25 C. Esse valor, em kj, é aproximadamente igual a a) b) c) -47. d) e) Observe o gráfico a seguir. O perfil da reação genérica A ë B, nele representado, indica que a energia de ativação do processo, em kj, é igual a a) 100. b) 150. c) 250. d) 300. e) /7/2011 7:19 pag.3

4 8. A combustão completa do etino (mais conhecido como acetileno) é representada na equação a seguir. C H (g) + 2,5 O (g) ë 2 CO (g) + H O(g) ÐH = kj Assinale a alternativa que indica a quantidade de energia, na forma de calor, que é liberada na combustão de 130 g de acetileno, considerando o rendimento dessa reação igual a 80 %. a) kj b) kj c) kj d) kj e) kj 9. O carbeto de cálcio, CaC, é fabricado pela redução da cal (CaO) pelo carvão, a alta temperatura. CaO(s) + 3 C(s) ë CaC (s) + CO(g) ÐH = + 464,8 kj Sobre o carbeto de cálcio e sua obtenção são feitas as seguintes afirmações: I. O carbeto de cálcio pode ser usado para fabricar acetileno, importante produto orgânico industrial. II. A obtenção de carbeto de cálcio é endotérmica. III. A quantidade de calor liberada quando 10 g de CaO reagem com carbono em excesso é igual a 183 kj. Dados: massas molares (g/mol): O Ca Dessas afirmações, somente a) I e II são corretas. b) I e III são corretas. c) I é correta. d) II é correta. e) III é correta. 31/7/2011 7:19 pag.4

5 10. No Brasil, a produção de etanol vem aumentando, impulsionada pelo aumento da frota de carros bicombustíveis. O uso do álcool como combustível, por ser renovável, reduz o impacto da emissão de gás carbônico causado na queima da gasolina. A entalpia-padrão de combustão completa do etanol, em kj.mol, é igual a Dados: C H O (Ø) ë ÐH r (kj.mol ) = CO (g) ë ÐH r (kj.mol ) = H O (Ø) ë ÐH r (kj.mol ) = a) b) c) d) e) O sulfeto de carbono (CS ) é um líquido incolor, muito volátil, tóxico e inflamável, empregado como solvente em laboratórios. Conhecendo-se as seguintes equações de formação a 25 C e 1 atm: C(grafite) + O (g) ë CO (g) ÐH = - 394,0 kj mol S(rômbico) + O (g) ë SO (g) ÐH = - 297,0 kj mol CS (Ø) + 3 O (g) ë CO (g) + 2 SO (g) ÐHƒ = ,0 kj mol O valor da variação de entalpia (ÐH) para a reação de formação do sulfeto de carbono líquido é, em kj mol, igual a: a) - 84,0 b) - 381,0 c) + 84,0 d) + 381,0 12. A queima do gás de cozinha (propano) ocorre de acordo com a seguinte equação: CƒHˆ(g) + 5 O (g) ë 3 CO (g) + 4 H O(Ø) ÐH = kj.mol Considerando-se essa equação, é INCORRETO afirmar que a) a reação da queima do propano é exotérmica. b) a entalpia dos reagentes é maior que a entalpia dos produtos. c) a queima de 1 mol do gás propano produz 1,8 10 moléculas de gás carbônico. d) a variação de entalpia, neste caso, indica que a quantidade de calor absorvida é de 2200 kj/mol. 31/7/2011 7:19 pag.5

6 13. Considere as informações a seguir e preencha corretamente as lacunas. A reação ocorrida na queima de um palito de fósforo deve-se a uma substância chamada trissulfeto de tetrafósforo, que inflama na presença de oxigênio, e pode ser representada pela equação P Sƒ(s) + 8 O (g) ë P O (s) + 3 SO (g) A quantidade de calor na reação de combustão de 22 g de P Sƒ(s) é, aproximadamente, kj. a) liberado; 367,4 b) liberado; 338,4 c) absorvido; 3384 d) absorvido; 3674 e) liberado; /7/2011 7:19 pag.6

7 14. Dados: Entalpia de ligação H - H = 435 kj/mol N - H = 390 kj/mol A reação de síntese da amônia, processo industrial de grande relevância para a indústria de fertilizantes e de explosivos, é representada pela equação N (g) + 3 H (g) ë 2 NHƒ(g) ÐH = - 90 kj A partir dos dados fornecidos, determina-se que a entalpia de ligação contida na molécula de N é igual a a) kj/mol b) 0 kj/mol c) 645 kj/mol d) 945 kj/mol e) 1125 kj/mol 15. A reação de combustão do benzeno, C H, pode ser representada pela equação 2 C H (Ø) + 15 O (g) ë 12 CO (g) + 6 H O(Ø) ÐH = - 6,55 10 kj Suponha que uma amostra, contendo 2 mols de benzeno e 30 mols de oxigênio, é submetida à combustão completa em um sistema fechado. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, nesse caso, ao final da reação, a) a quantidade de calor liberado é maior se o H O estiver no estado gasoso. b) a quantidade máxima de calor liberado é de 6,55 10 kj. c) o número de moléculas no estado gasoso aumenta. d) o oxigênio, no interior do sistema, é totalmente consumido. 31/7/2011 7:19 pag.7

8 GABARITO 1. O calor liberado é kj. 2. a) Metabolismo aeróbico: 1 mol de glicose: 38 x 8 = 304 kcal. Oxidação completa de um mol de glicose: 673 kcal. A taxa de aproveitamento é dada por: 673 kcal % (aproveitamento) 304 kcal p p = ( )/673 = 45,17 % = 45 %. b) Consumo total de energia = 15,2 min 10 kcal /min = 152 kcal. Como 1 mol de glicose no metabolismo aeróbico fornece 304 kcal, então teremos: 1 mol de glicose g kcal x kcal x = 90 g de glicose. 3. a) O gráfico da variação de entalpia em função do caminho de reação é dado pela figura a seguir: split ---> b) CO (g) + H O(Ø) ë H COƒ(aq) H COƒ(aq) Ï H (aq) + HCOƒ (aq) HCOƒ (aq) Ï H (aq) + COƒ (aq) 4. Temos: C H OH(g) + H O(v) ë 4H (g) + 2CO(g) ÐH = + 238,3 kj.mol CO(g) + H O(v) ë CO (g) + H (g) ÐH = - 41,8 kj.mol 31/7/2011 7:19 pag.8

9 Para obtermos a equação global etanol devemos multiplicar por dois a segunda etapa e somar com a primeira: C H OH(g) + H O(v) ë 4H (g) + 2CO(g) ÐH = + 238,3 kj.mol 2CO(g) + 2H O(v) ë 2CO (g) + 2H (g) ÐH = (2-41,8) kj.mol C H OH(g) + 3H O(v) ë 2CO (g) + 6H (g) (equação global) Aplicando a lei de Hess, ou seja, somando os dois valores de ÐH, teremos a variação de entalpia total: ÐH(total) = + 238,3-2 x 41,8 = + 154,7 kj.mol. 5. Aplicando a Lei de Hess, teremos: 6C + 6H + 3O ë 1C H O ÐH = kj.mol C + O ë 1CO ÐH = kj.mol H + 1/2O ë 1H O ÐHƒ = kj.mol Invertendo a primeira equação, multiplicando a segunda e a terceira por seis e somando as três etapas, teremos a global: 1C H O ë 6C + 6H + 3O ÐH = kj.mol-1 6C + 6O ë 6CO ÐH = - 6 x 400 kj.mol 6H + 3O ë 6H O ÐHƒ = - 6 x 290 kj.mol 1C H O ë 6CO + 6H O (global) ÐH(global) = ÐH + ÐH + ÐHƒ ÐH(global) = (6 x 400) - (6 x 290) ÐH(global) = kj.mol 6. [B] 7. [D] 8. [C] 9. [A] 10. [E] 11. [C] 12. [D] 13. [A] 14. [D] 15. [B] 31/7/2011 7:19 pag.9